De næste Venus-missioner vil fortælle os om beboelige verdener andre steder

NASA/Jet Propulsion Laboratory-Caltech og NASA

Da DAVINCI+ og VERITAS missionerne til Venus var givet grønt lys af NASA i sidste uge , var det videnskabelige samfund lamslået. De fleste havde forventet, at NASA, som ikke havde lanceret en dedikeret mission til Venus i 30 år, ville sende mindst én mission til den anden planet fra solen ved udgangen af ​​årtiet. To missioner blæste dog alle.

Måske havde NASA forudset noget, vi kun lige pakker hovedet rundt om: DAVINCI+ og VERITAS vil have en enorm indflydelse, ikke kun når det kommer til Venus og udforskning af solsystemet, men også når det kommer til vores forståelse af beboelige, livbærende verdener udenfor selve vores solsystem.

Som vores exoplanet opdagelser fortsætter med at hobe sig op (og vi har set over 11.000 mulige exoplaneter indtil videre) er vi nødt til at lære, om en planet på størrelse med Jorden er mere tilbøjelig til at ligne Jorden eller mere tilbøjelig til at ligne Venus. Vi ved ikke, hvilket af disse udfald, der er det forventede eller sandsynlige, siger Paul Byrne, en planetarisk videnskabsmand ved North Carolina State University. Og for at finde ud af det skal vi forstå Venus meget bedre.

De fleste videnskabsmænd er enige om, at alle beboelige exoplaneter skal have vand.

Med overfladetemperaturer på 471 °C og overfladetryk 89 gange værre end Jordens, virker det umuligt, at vand engang kunne have eksisteret på Venus. Men Venus og Jorden har omtrent samme størrelse, samme alder, og vores bedste gæt er, at de er lavet af sammenlignelige materialer og blev født med meget ens startbetingelser. Venus er 30 % tættere på solen end Jorden, hvilket er betydeligt, men ikke overvældende. Og alligevel efter 4,5 milliarder år har disse to planeter klaret sig meget forskelligt.

Faktisk er der stigende beviser for, at Venus måske har været hjemsted for vand for længe siden. Pioneer Venus-missionerne, der blev lanceret i 1978, lavede nogle fristende målinger af deuterium-brint-forholdet i atmosfæren, hvilket tyder på, at Venus havde mistet et ton vand over tid. Men vi har aldrig haft en ordentlig mission, der kunne studere denne historie om vand på Venus, lede efter gamle vandstrømningstræk på overfladen eller forstå, om det besad den slags geologiske og klimatologiske forhold, der er afgørende for vand og for beboelige forhold. .

Der kan have været to beboelige verdener side om side i et ukendt tidsrum i vores solsystem, siger Giada Arney, vicechef for DAVINCI+. Selvom Venus er ubeboelig i dag, betyder det faktum, at det kan have været beboeligt på et tidspunkt, at det ikke altid var bestemt til sådan en helvedes skæbne, hvis omstændighederne brød lidt mere gunstigt.

Og det er gode nyheder for, hvordan vi vurderer fjerne exoplaneter. Ser man ud over solsystemet, kan dette også tyde på, at beboelige planeter er mere almindelige, end vi tidligere havde forventet, siger Arney.

Der er to førende teorier for, hvad der skete med Venus - og de har begge implikationer for, hvad vi kan forvente på andre exoplaneter. Den første, i overensstemmelse med vores nuværende, men begrænsede observationer, er, at Venus startede som et varmt rod fra starten og aldrig gav efter. Se, jo tættere en planet kredser om sin værtsstjerne, jo mere sandsynligt er det, at den roterer langsomt (eller endda tidevandslåst, hvor den ene side permanent vender mod stjernen, som om månen er omkring Jorden).

Langsomme rotatorer som Venus har generelt sværere ved at opretholde et globalt klima, der er køligt og behageligt - og i et stykke tid blev det antaget, at det sandsynligvis var det, der fik Venus til at blive varm og uudholdelig. Solens stråler bombarderede planeten med varme, og en damprig atmosfære kondenserede aldrig til flydende vand på overfladen. I mellemtiden fungerede kuldioxid, vand og svovldioxidgasser i luften som drivhusgasser, der kun tjente til at fange al den varme. Og sådan forblev det i 4 milliarder år, giv eller tag.

Så er der en ny teori, der for nylig er blevet udviklet af Michael Way og andre ved NASAs Goddard Institute for Space Studies. Den model viser, at hvis du laver et par små justeringer i disse planeters klima, kan de udvikle halvkuglelange skyformer, der konsekvent vender mod værtsstjernen, reflekterer meget stjernevarme . Som et resultat forbliver en planet som Venus tempereret, og den atmosfæriske damp kondenserer til flydende oceaner på overfladen. Ways arbejde viser, at når du når dette punkt, kan planeten selv regulere sin temperatur, så længe andre jordlignende processer som pladetektonik (som hjælper med at fjerne kuldioxid fra atmosfæren) kan afbøde opbygningen af ​​drivhusgasser.

Det er en kompliceret hypotese, fuld af forbehold. Og hvis Venus er bevis på, at langsomme rotatorer kan udvikle mere beboelige forhold, er det også bevis på, at disse forhold er skrøbelige og potentielt flygtige. Folk, der køber ind på Ways model, tror, ​​at det, der sandsynligvis skete på Venus, er, at en enorm mængde vulkansk aktivitet overvældede planeten med kulstof og vendte atmosfæren til 96 % kuldioxid, og tilsidesatte alt det relief pladetektonik kunne give.

Og alligevel er det en hypotese, der er værd at teste gennem DAVINCI+ og VERITAS, for som Arney påpeger, er mange af de potentielt beboelige exoplaneter, vi har opdaget, langsomme rotatorer, der kredser om stjerner med lav masse. Fordi disse stjerner er svagere, skal planeter normalt kredse om dem tæt på for at modtage nok varme til at tillade dannelse af flydende vand. Hvis de danner halvkuglelange skyer, kan de muligvis bevare beboeligt klima. Den eneste måde, vi i øjeblikket kan undersøge, om denne hypotese giver mening, er først at se, om det kan være sket på Venus.

Men før vi kan anvende Ways model på andre exoplaneter, skal vi afgøre, om den forklarer Venus. DAVINCI+ vil stige ned i Venus og direkte undersøge atmosfærens kemi og sammensætning, samt afbilde overfladen på vej ned. Det burde være i stand til at indsamle den type data, der hjælper med at fortælle os, om Venus virkelig var våd tidligere i sit liv, og også give mere konkrete oplysninger om sin klimahistorie, og om en halvkuglelang sky virkelig kunne have dannet sig.

VERITAS orbiteren vil afhøre planetens geologi og tage billeder i høj opløsning gennem radarobservationer, der muligvis vil kunne detektere tegn på terræn eller landformer skabt af vandstrømme eller forbi tektonik. Det mest spændende mål kan være tesseraen: stærkt deformerede højlandsområder, der menes at være de ældste geologiske træk på planeten. Hvis VERITAS opdager beviser for ældgamle oceaner - eller i det mindste af den slags geologisk aktivitet, der kunne have holdt planeten mere tempereret for længe siden - vil det understøtte forestillingen om, at andre langsomt roterende exoplaneter kunne opnå de samme betingelser.

At tænke på, at de går sammen, gør det virkelig til en slags komplementær mega-mission, siger Lauren Jozwiak, en planetarisk videnskabsmand ved Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, som arbejder på VERITAS-missionen. Denne idé om, at du både vil lave geologisk kortlægning og atmosfærisk sondering, har været kernen i, hvordan du gerne vil undersøge Venus, siger Jozwiak.

I sidste ende, hvis Venus altid var ubeboelig, så har årsagen sandsynligvis at gøre med dens nærhed til solen. Så enhver exoplanet af lignende størrelse, der er proportionelt tæt på sin egen stjerne, vil sandsynligvis være som Venus. Og vi ville være bedre stillet til at fokusere flere undersøgelser på exoplaneter, der er længere væk fra deres stjerner.

På den anden side, hvis Venus havde en periode med afkøling, før den blev til en permanent ovn, betyder det, at vi bør tage Venus-zonens exoplaneter alvorligt, da de stadig kan være beboelige. Det tyder også på, at faktorer som pladetektonik og vulkanisme spiller en afgørende rolle i at formidle beboelige forhold, og vi er nødt til også at finde måder at undersøge disse ting på i fjerne verdener.

Jo mere vi overvejer, hvad DAVINCI+ og VERITAS kunne opnå, jo mere virker det som om, vi faktisk undervurderer, hvor begejstrede vi burde være. Disse næste missioner vil fuldstændig ændre, hvordan vi tænker om både Venus og planetarisk dannelse generelt, siger Jozwiak. Det er et spændende tidspunkt at finde ud af, om Venus er 'den ene og fremtidige Jord'.

skjule